[發(fā)明專利]一種3D游戲引擎全局照明的實(shí)現(xiàn)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410202665.0
• 申請(qǐng)日: 2014-05-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103995700A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張翼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無(wú)錫梵天信息技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F9/44
• 分類號(hào): G06F9/44
• 代理公司: 北京中恒高博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11249
• 代理人: 姜萬(wàn)林

1.一種3D游戲引擎全局照明的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，主要包括：

a、通過(guò)場(chǎng)景中環(huán)境光、漫反射和高光一起相互作用，生成直接光照；

b、通過(guò)渲染場(chǎng)景中的幾何模型，進(jìn)行處理，生成間接光照；

c、將生成的直接光照和間接光照的各個(gè)漫反射和高光分別進(jìn)行加法運(yùn)算，得到所需全局照明。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D游戲引擎全局照明的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟b，具體包括：

渲染場(chǎng)景中的幾何模型，生成光源RSM；

基于生成的光源RSM，采用MTR技術(shù)生成兩張渲染目標(biāo)，對(duì)場(chǎng)景中的增加虛擬的點(diǎn)光源，通過(guò)著色方程等算出一個(gè)點(diǎn)光源對(duì)場(chǎng)景中的一個(gè)點(diǎn)的貢獻(xiàn)值；

通過(guò)數(shù)學(xué)積分計(jì)算算出多個(gè)點(diǎn)光源對(duì)場(chǎng)景中這個(gè)點(diǎn)的貢獻(xiàn)值，結(jié)合采用MTR技術(shù)生成的渲染目標(biāo)，得到間接光照的所需要的信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的3D游戲引擎全局照明的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟b，具體還包括：

基于所得間接光照所需信息，基于原分辨率1/4的分辨率條件下，運(yùn)用UPSAMPLE和BLUR的方法對(duì)畫面進(jìn)行優(yōu)化處理，生成逼真的真實(shí)畫面。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的3D游戲引擎全局照明的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述運(yùn)用UPSAMPLE和BLUR的方法對(duì)畫面進(jìn)行優(yōu)化處理的操作，具體包括：

基于SII技術(shù)和RSM技術(shù)，在Light空間下渲染場(chǎng)景，每個(gè)像素除了記錄Normal和Flux，以及Position和Phong；

基于所得渲染場(chǎng)景，進(jìn)行Splatting投射：在RSM中均勻采樣一定數(shù)量的pixel?lights，然后每一個(gè)pixel?lights被當(dāng)作一個(gè)VPL，每一個(gè)VPL有個(gè)輻射通量的區(qū)域，并投射到顯示屏幕上；

通過(guò)采樣像素光源所影響的區(qū)域以及對(duì)這些范圍進(jìn)行著色，實(shí)現(xiàn)逼真可信的Indirect?Illumination間接光照效果。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的3D游戲引擎全局照明的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，在所述通過(guò)采樣像素光源所影響的區(qū)域以及對(duì)這些范圍進(jìn)行著色的操作中，對(duì)采樣的像素的影響區(qū)域進(jìn)行計(jì)算的操作，具體包括：

首先在場(chǎng)景中增加VPL，通過(guò)間隔均勻采樣棋盤格式的方法，計(jì)算每一個(gè)點(diǎn)光源影響的像素范圍，計(jì)算方法如下：

???????????????????（1）；

通過(guò)公式（1），計(jì)算F（X）的最大值，來(lái)確定橢圓的位置，對(duì)F（X）求導(dǎo)，當(dāng)F取最大值的時(shí)候，得到x的值為C（n），而C（n）表示為：

??????????????????（2）；

C（n）就是橢圓的中心，而F（C（n））就是橢圓的高度，W（n）=max（C（n），1-C（n））表示橢圓的寬度，從圖中看出n越大?橢圓軌跡越狹窄，n越小橢圓的軌跡就越寬闊。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的3D游戲引擎全局照明的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，在所述通過(guò)采樣像素光源所影響的區(qū)域以及對(duì)這些范圍進(jìn)行著色的操作中，每個(gè)像素的著色模式，具體包括：

在RSM思路中，每一個(gè)Light?View?的RSM中出現(xiàn)的點(diǎn)，都是對(duì)場(chǎng)景的間接光照都是有貢獻(xiàn)的；設(shè)想它是無(wú)限的小的，那么它在方向上發(fā)出的光強(qiáng)就是：

???????????（3）；

同理，利用以上的RSM得到對(duì)每個(gè)場(chǎng)景的點(diǎn)x，就能夠得到RSM中的參數(shù)坐標(biāo)，近似采樣為坐標(biāo)附近的一些像素作為設(shè)置的像素光源，設(shè)x點(diǎn)的法線為n，那么每個(gè)像素的pixel?light（設(shè)為p），對(duì)x點(diǎn)的貢獻(xiàn)輻射度為：對(duì)于任意的一點(diǎn)x及其向量n來(lái)說(shuō)，每個(gè)像素對(duì)x的光照貢獻(xiàn)輻射度就是：

?（4）；

其中，Φ是輻射量；

場(chǎng)景中所用采樣的pixel光照都能夠通過(guò)積分求和得到：

???????????（5）。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的3D游戲引擎全局照明的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟a，具體包括：

采用通用的光照公式計(jì)算，即Phong光照模型來(lái)實(shí)現(xiàn)直接光照效果：

；

——環(huán)境光的系數(shù)和強(qiáng)度有關(guān)；

——漫反射由法線和光照方向決定；

——高光由視角向量和發(fā)射向量決定；

Ka、Kd、Ks分別是環(huán)境、漫反射和鏡面系數(shù)；la是環(huán)境光的強(qiáng)度，ld是漫反射光照的強(qiáng)度，ls是鏡面發(fā)射的強(qiáng)度；N、R、V、L分別是法向量、反射向量，視角向量和光照的方向，n為鏡面反射系數(shù)，調(diào)整視角向量和反射向量之間的角度值。